JP2023178544A - 流動層装置の洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流動層装置の処理容器の内部をより少ない洗浄時間および洗浄液量で効果的に洗浄することができる洗浄装置を提供する。
【解決手段】洗浄装置１０は、処理容器内の洗浄時に、原料容器に代えて、下部容器と流動容器に着脱可能に接続される洗浄容器１０ａと、洗浄容器１０ａに収納された洗浄ロボット１０ｂとを備えている。洗浄容器１０ａには、床面上を自在に移動させることができるように、台車１０ｃが取り付けられている。洗浄ロボット１０ｂは、垂直多関節ロボットであり、ロボットアーム１０ｂ２の作動により、洗浄ノズル１０ｂ３を３次元空間内の任意の位置に移動可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、医薬品製造、食品製造、農薬製造等の各種分野において、粉粒体の造粒、コーティング、乾燥等を行う流動層装置の洗浄装置に関する。

流動層装置は、一般に、処理容器の底部から導入した処理気体によって、処理容器内で粉粒体を浮遊流動させて流動層を形成しつつ、造粒、コーティング、乾燥等の処理を行うものである。この種の流動層装置には、粉粒体粒子の転動、噴流、及び攪拌等を伴うものも含まれ（複合型流動層装置と呼ばれている。）、その代表的なものとして、処理容器の底部に回転体を配設した転動流動層装置、処理容器の内部にドラフトチューブ（内塔）を設置したワースター式流動層装置がある。

例えば医薬品や食品の製造に用いられる流動層装置では、異物混入や他製品とのコンタミネーション等を防止するために、粉粒体の処理後に、処理容器内の洗浄を綿密に行うことが求められる。この洗浄作業は、以前は人手による洗浄が主流であったが、特に大型機になると、処理容器内での高所作業が必要になり、作業時間が多くかかる上に、洗浄作業時に洗浄液が作業者にかかることがあり、安全衛生面で問題があった。そのため、現在では、処理容器の内部に洗浄ノズルを配設し、洗浄時に、洗浄ノズルから高圧の洗浄液を噴射して処理容器内を洗浄するようにすることが主流になってきている。洗浄ノズルは、処理容器の内部の所定箇所に定置された定置式の洗浄ノズルと、処理容器内で上下方向又は水平方向に２次元的に移動可能に構成された２次元移動式の洗浄ノズルとを併設する場合が多い。例えば、下記の特許文献１には、処理容器の底部に定置式の洗浄ノズルを設置すると共に、処理容器内を上下方向に移動可能な移動式の洗浄ノズルを設置している。

特開昭６３―３１８９４５号公報

定置式の洗浄ノズルは、洗浄液を噴射できる領域が限られている。また、２次元移動式の洗浄ノズルは、移動の自由度に制限がある。そのため、定置式の洗浄ノズルと２次元移動式の洗浄ノズルを併用したとしても、処理容器の内部を効果的に洗浄するために、すなわち、洗浄容器の内部に未洗浄や不十分洗浄の個所が残らないように洗浄するために、多くの洗浄時間が必要になり、作業効率が良くない上に、使用する洗浄液量も多くなる。

本発明は、流動層装置の処理容器の内部をより少ない洗浄時間および洗浄液量で効果的に洗浄することができる洗浄装置を提供することを技術的課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、処理容器内で粉粒体を処理気体により浮遊流動させながら造粒、コーティング、及び乾燥のうち少なくとも一の処理を行う流動層装置であって、前記処理容器が、気体供給源から前記処理気体が供給される下部容器と、前記下部容器の上部に着脱可能に接続され、被処理物である粉粒体が収容される原料容器と、前記原料容器の上部に着脱可能に接続され、前記粉粒体が前記処理気体により流動する流動容器と、前記流動容器の上方に配置され、固気分離用のフィルターが配されるフィルター容器とを含む流動層装置の洗浄装置において、前記処理容器内の洗浄時に、前記原料容器に代えて、前記下部容器と前記流動容器に着脱可能に接続される洗浄容器と、前記洗浄容器に収納された洗浄ロボットとを備え、前記洗浄ロボットは、洗浄液を噴射可能な洗浄ノズルと、前記洗浄ノズルを保持し、前記洗浄ノズルを３次元空間内の任意の位置に移動可能なロボットアームとを備えていることを特徴とする流動層装置の洗浄装置を提供する。

本発明の洗浄装置によれば、流動層装置の処理容器の内部をより少ない洗浄時間および洗浄液量で効果的に洗浄することができる。

実施形態に係る洗浄装置が適用される流動層装置の正面図である。 図１に示す流動層装置の側面図である。 実施形態に係る洗浄装置の側面図である。 実施形態に係る洗浄装置の平面図である。 実施形態に係る洗浄装置の正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１、図２は、この実施形態に係る洗浄装置が適用される流動層装置の全体構成を示している。一般に、流動層装置は、粉粒体を処理気体により浮遊流動させながら造粒、コーティング、及び乾燥のうち少なくとも一の処理を行う処理容器を備えている。この実施形態の洗浄装置が適用される流動層装置の処理容器１は、図示されていない気体供給源から処理気体が供給される下部容器２と、下部容器２の上部に着脱可能に接続され、被処理物である粉粒体が収容される原料容器３と、原料容器３の上部に着脱可能に接続され、粉粒体が処理気体により浮遊流動する流動容器４と、流動容器４の上方に着脱可能に接続され、固気分離用のフィルター５ａが配されるフィルター容器５とを備えている。下部容器２の上端部と原料容器３の下端部、原料容器３の上端部と流動容器４の下端部、流動容器４の上端部とフィルター容器５の下端部は、それぞれ、シール部材を介して、締結金具等の適宜の固定手段により着脱可能に接続される。

図１に示すように、下部容器２とフィルター容器５がそれぞれ左右の支柱７ａ、７ｂに取り付けられ、処理容器１が支柱７ａ、７ｂに支持される。流動容器４は、支柱７ａに旋回可能に取り付けられると共に、支柱７ｂにロック手段７ｂ1で着脱可能に固定される。また、図２に示すように、支柱７ａ、７ｂに補助支柱８が取り付けられている。洗浄時やメインテナンス時に、ロック手段７ｂ1を解除して流動容器４を支柱７ｂから外し、流動容器４を支柱７ａを中心として水平方向に旋回させることにより、流動容器４を下部容器２およびフィルター容器５の側方に移動させることができる。

図２に示すように、下部容器２の内部は給気室になっており、下部容器２に給気ダクト２ａと給気ダンパ２ｂが接続されている。また、下部容器２には、洗浄液の排液口２ｃが設けられている（図示省略）。

原料容器３は、下方に向かって漸次に縮径した円錐筒状の形態を有し、その下部に、気体分散板（多孔板やメッシュ網）３ａが取り付けられている。原料容器３に収容された粉粒体は、気体分散板３ａによって支持されると共に、気体分散板３ａを介して噴出する処理気体によって吹き上げられる。また、原料容器３には、床面上を自在に移動させることができるように、台車３ｂが取り付けられている。

流動容器４は、円筒筒状、または、下方に向かって漸次に縮径した円錐筒状の形態を有する（この例では円錐筒状）。この実施形態において、流動容器４には、スプレー液（結合材液または膜材液）を噴霧するスプレーノズル４ａが設けられている。流動容器４内を浮遊流動する粉粒体は、スプレーノズル４ａからスプレー液の噴霧を受ける。

フィルター容器５におけるフィルター５ａよりも上方の空間部は排気室になっており、この排気室に排気ダクト５ｂ、払落ダンパ５ｃおよび排気ダンパ５ｄが接続されている。

フィルター（バグフィルター）５ａは、吊リング５ａ１に着脱可能に装着され、フィルター容器５の内部にワイヤー５ｅで吊設されると共に、切離シリンダ５ｆを介して払落シリンダ５ｇに連結される。ワイヤー５ｅは、支柱に設けられたウィンチ５ｈにより巻き上げ・巻き戻すことができる。フィルター５ａに付着した粉粒体の微粉は、払落シリンダ５ｇを作動させて、フィルター５ａにシェイキング動作を与えることにより、フィルター５ａから払い落として粉粒体の流動層に戻すことができる。また、洗浄時やメインテナンス時に、切離シリンダ５ｆを作動させて、フィルター５ａを払落シリンダ５ｇから切り離し、ウィンチ５ｈによりワイヤー５ｅを巻き戻すことにより、フィルター５ａを下降させることができる。

原料容器３に収容された被処理物としての粉粒体は、下部容器２の内部に供給され、気体分散板３ａを介して噴出する処理気体によって吹き上げられて、流動容器４内を浮遊流動する。そして、この粉粒体の流動層に向けてスプレーノズル４ａからスプレー液（結合材液、膜材液）が噴霧される。スプレーノズル４ａから噴霧されるスプレー液、例えば膜材液のミストによって粉粒体粒子が湿潤を受けると同時に、膜材液中に含まれる固形成分が粉粒体粒子の表面に付着し、乾燥固化されて、粉粒体粒子の表面に被覆層が形成される（コーティング）。あるいは、スプレーノズル４ａから噴霧されるスプレー液、例えば結合材液のミストによって粉粒体粒子が湿潤を受けて付着凝集し、乾燥されて、所定径の粒子に成長する（造粒）。

流動容器４内で粉粒体を浮遊流動させた処理気体は、流動容器４内を上昇してフィルター容器５に入り、フィルター５ａによって固気分離されて、フィルター容器５の上部の排気室に入る。そして、排気室に接続された排気ダクト５ｂを通って処理容器１の外部に排気される。

図３～図５は、上記の流動層装置における処理容器１の洗浄に用いられる洗浄装置１０を示している。この洗浄装置１０は、処理容器１内の洗浄時に、原料容器３に代えて、下部容器２と流動容器４に着脱可能に接続される洗浄容器１０ａと、洗浄容器１０ａに収納された洗浄ロボット１０ｂとを備えている。

洗浄容器１０ａは、原料容器３と同様の円錐筒状の形態を有し、その下部に、洗浄ロボット１０ｂを取り付ける取付架台１０ａ１が固定されている。取付架台１０ａ１には、上下方向に貫通した１又は複数の連通口が設けられている。図４に示すように、この実施形態では、取付架台１０ａ１を平面視で十字形状に構成し、十字形の４本の脚部相互間の間隔部をそれぞれ連通口１０ａ２にしている。また、洗浄容器１０ａには、床面上を自在に移動させることができるように、台車１０ｃが取り付けられている。

洗浄ロボット１０ｂは、取付架台１０ａ１の中心部に取り付けられた基部１０ｂ１と、基部１０ｂ１に旋回移動自在に取り付けられたロボットアーム１０ｂ２と、ロボットアーム１０ｂ２の先端部に保持された洗浄ノズル１０ｂ３とを主要な要素として構成される。この実施形態において、洗浄ロボット１０ｂは、多関節ロボット、例えば垂直多関節ロボットであり、ロボットアーム１０ｂ２の作動により、洗浄ノズル１０ｂ３を３次元空間内の任意の位置に移動可能である。洗浄ロボット１０ｂの作動は、台車１０ｃのフレームに取り付けられた制御盤１０ｂ４によって制御される。また、図示は省略するが、洗浄容器１０ａの側部には、洗浄ノズル１０ｂ３の洗浄液ホースに通じる給液口が設けられている。この給液口には、洗浄液圧送ポンプ等の洗浄液供給源に通じる洗浄液供給ホースが接続される。

以下、この実施形態の洗浄装置１０を用いて処理容器１の内部を洗浄する際の作業工程の一例について説明する。

まず、原料容器３と下部容器２および流動容器４との接続をそれぞれ解除して、原料容器３を処理容器１から取り外す。

つぎに、流動容器４とフィルター容器５との接続を解除すると共に、ロック手段７ｂ1を解除して流動容器４を支柱７ｂから外し、流動容器４を支柱７ａを中心として水平方向に旋回させて、フィルター容器５の側方に移動させる。そして、切離シリンダ５ｆを作動させて、フィルター５ａを払落シリンダ５ｇから切り離した後、ウィンチ５ｅを操作して、フィルター５ａを下降させ、吊リング５ａ１から取り外す。

フィルター５ａを吊リング５ａ１から取り外した後、ウィンチ５ｅを操作して、吊リング５ａ１をフィルター容器５内に戻す。そして、流動容器４を水平方向に旋回させて元の位置に戻し、ロック手段７ｂ1により支柱７ｂに固定すると共に、フィルター容器５に接続する。その後、洗浄装置１０を下部容器２と流動容器４との間に挿入し、洗浄容器１０ａを下部容器２と流動容器４に接続する。洗浄容器１０ａと原料容器３とは、取り付けの互換性があり、洗浄容器１０ａと下部容器２および流動容器４との接続は、原料容器３と下部容器２および流動容器４との接続と同様に行うことができる。

上記のようにして、洗浄装置１０を下部容器２と流動容器４との間に介装した後、洗浄容器１０ａの給液口に洗浄液供給ホースを接続し、洗浄装置１０を電源に接続して、洗浄プロセスを開始する。洗浄プロセスは、制御盤１０ｂ４に予め登録された洗浄プログラムに従って行われる。洗浄プログラムは、処理容器１（流動容器４とフィルター容器５）の内部に付着又は残留した粉粒体を洗浄液の噴射により隈なく且つ効率的に洗い落とすことができるように、洗浄開始、洗浄ノズル１０ｂ３の移動経路、洗浄ノズル１０ｂ３の各位置における洗浄液の単位時間当たりの噴射量、噴射圧力、噴射方向、噴射時間、洗浄終了等に関する洗浄ロボット１０の動作を時系列でプログラミングしたものである。このプログラミングは、ティーチング方式によるものであってもよい。

洗浄プロセスが開始されると、洗浄液供給源に通じる洗浄液供給ホースから洗浄容器１０ａの給液口を介して、洗浄ロボット１０ｂの洗浄ノズル１０ｂ３に高圧洗浄液（高圧洗浄水等）が供給される。洗浄ロボット１０ｂは、制御盤１０ｂ４から出力される洗浄プログラムのプログラム信号に従って、ロボットアーム１０ｂ２と洗浄ノズル１０ｂ３を作動させ、洗浄ノズル１０ｂ３から噴射する洗浄液によって処理容器１（流動容器４とフィルター容器５）の内部に付着又は残留した粉粒体を洗い落として洗浄する。処理容器１（流動容器４とフィルター容器５）の洗浄に供した洗浄液は、洗浄容器１０ａの取付架台１０ａ１の連通口１０ａ２から流下して下部容器２に溜まり、下部容器２の排液口から逐次に排出される。その際、下部容器２の内部も洗浄液によって洗浄される。尚、ロボットアーム１０ｂ２の作動により、洗浄ノズル１０ｂ３を取付架台１０ａ１の連通口１０ａ２から下部容器２の内部に挿入し、洗浄ノズル１０ｂ３から噴射する洗浄液によって下部容器２の内部を洗浄するようにしてもよい。

この実施形態の洗浄ロボット１０ｂは、多関節ロボット、例えば垂直多関節ロボットであり、ロボットアーム１０ｂ２の作動により、洗浄ノズル１０ｂ３を３次元空間内の任意の位置に移動させることができるので、処理容器１の内部を隈なく且つ効率的に洗浄することができる。そのため、従来方式に比べて、少ない洗浄時間および洗浄液量で、処理容器１の内部を効果的に洗浄することができる。

尚、洗浄液による洗浄が完了した後、圧縮空気源に通じる空気ホースを洗浄容器１０ａの給液口に接続し、洗浄ロボット１０ｂのロボットアーム１０ｂ２を作動させながら、洗浄ノズル１０ｂ３から圧縮空気を噴出させて、処理容器１内に残留した洗浄液の液滴を圧縮空気によってパージするようにしてもよい。また、洗浄ノズル１０ｂ３として、いわゆる２流体ノズルを用いてもよい。

粉粒体が浮遊流動する流動容器４の内部には、粉粒体やスプレー液の固形成分が強固に付着していることがあり、このような付着物は、洗浄ノズル１０ｂ３による洗浄だけでは十分に洗い落とすことができない場合がある。このような場合、洗浄ノズル１０ｂ３による洗浄に加え、擦り治具による擦り洗浄を行うことができる。この擦り洗浄は、スポンジや洗浄布等の擦り材を装着した擦り治具を洗浄ロボット１０ｂのロボットアーム１０ｂ２の先端部に保持させ、ロボットアーム１０ｂ２の作動により擦り治具を移動させながら、擦り治具の擦り材で流動容器４の内面等に付着した付着物を擦り落とすものである。このような擦り洗浄は、洗浄ノズル１０ｂ３による洗浄の前工程、中間工程および後工程のうち少なくとも一の工程に組み入れることができる。ロボットアーム１０ｂ２に対する洗浄ノズル１０ｂ３と擦り治具の付け替えは、洗浄装置１０を下部容器２および流動容器４から取り外して行ってもよいし、あるいは、洗浄ノズル１０ｂ３と擦り治具を保持するホルダーを洗浄容器１０ａの取付架台１０ａ１に設けておき、洗浄装置１０を下部容器２および流動容器４に取り付けた状態で、ロボットアーム１０ｂ２の作動により、洗浄ノズル１０ｂ３と擦り治具の一方をホルダーに収め、他方をホルダーから取り出してロボットアーム１０ｂ２に先端部に保持させるようにしてもよい。あるいは、洗浄ノズル１０ｂ３と擦り治具の双方をロボットアーム１０ｂ２の先端部に保持させ、ロボットアーム１０ｂ２の作動により、洗浄ノズル１０ｂ３と擦り治具を使い分けるようにしてもよい。

処理容器１の内部の洗浄が完了した後、拭き取り治具による洗浄確認（洗浄バリデーション）を行うようにしてもよい。この洗浄確認は、拭き取り布を装着した拭き取り治具を洗浄ロボット１０ｂのロボットアーム１０ｂ２の先端部に保持させ、ロボットアーム１０ｂ２の作動により拭き取り治具を移動させながら、拭き取り治具の拭き取り布で処理容器１の内面等を拭き取り、拭き取り布への付着物の有無や付着の程度から、処理容器１の内部の洗浄が正しく行われているかを確認するものである。

また、処理容器１の内部の洗浄が完了した後、光学センサによる洗浄確認（洗浄バリデーション）を行うようにしてもよい。この洗浄確認は、光学センサを洗浄ロボット１０ｂのロボットアーム１０ｂ２の先端部に保持させ、ロボットアーム１０ｂ２の作動により光学センサを移動させながら、光学センサにより取得した処理容器１の内部の画像データに基づいて、処理容器１の内部の洗浄が正しく行われているかを確認するものである。

また、洗浄ロボット１０ｂのロボットアーム１０ｂ２の先端部に所要の分解治具を保持させ、ロボットアーム１０ｂ２の作動により分解治具を移動させながら、処理容器１の所要箇所の部品等の分解（取り外し）及び組み立て（取り付け）を行わせるようにしてもよい。

１ 処理容器
２ 下部容器
３ 原料容器
４ 流動容器
５ フィルター容器
５ａ フィルター
１０ 洗浄装置
１０ａ 洗浄容器
１０ｂ 洗浄ロボット
１０ｂ２ ロボットアーム
１０ｂ３ 洗浄ノズル

Claims (1)

1. 処理容器内で粉粒体を処理気体により浮遊流動させながら造粒、コーティング、及び乾燥のうち少なくとも一の処理を行う流動層装置であって、前記処理容器が、気体供給源から前記処理気体が供給される下部容器と、前記下部容器の上部に着脱可能に接続され、被処理物である粉粒体が収容される原料容器と、前記原料容器の上部に着脱可能に接続され、前記粉粒体が前記処理気体により流動する流動容器と、前記流動容器の上方に配置され、固気分離用のフィルターが配されるフィルター容器とを含む流動層装置の洗浄装置において、
   前記処理容器内の洗浄時に、前記原料容器に代えて、前記下部容器と前記流動容器に着脱可能に接続される洗浄容器と、前記洗浄容器に収納された洗浄ロボットとを備え、
   前記洗浄ロボットは、洗浄液を噴射可能な洗浄ノズルと、前記洗浄ノズルを保持し、前記洗浄ノズルを３次元空間内の任意の位置に移動可能なロボットアームとを備えていることを特徴とする流動層装置の洗浄装置。

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